JPS63183744A - 多孔性鋳造品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、多孔性鋳造品の新規な製造方法に係り、特に
多数の微細な空孔を備え、それら空孔を通じて流体を透
過し得る特性を有する多孔性鋳造品を、後加工によるこ
となく、有利に製造することのできる方法に関するもの
である。

（従来技術） 従来から、所定の鋳型（モールド）にて形成される鋳造
キャビティ内に、溶融状態にある所定の金属溶湯を導い
て、凝固せしめることにより製造される、鋳鉄、鋳鋼、
銅合金やアルミニウム合金等の鋳物製品は、工作機械や
一般産業機械等の部品などとして広範に亘って用いられ
ている。

ところで、このような鋳造品にあっては、その鋳造時に
、中子を用いることによって、内部に大きな空洞を形成
することは可能であるが、その内部に多数の微細な空孔
を設け、ガスや液体等の流体を透過し得る特性を付与す
る手法は、未だ提供されておらず、またそのような微細
な空孔を、機械加工の如き後加工によって形成すること
は、極めて困難であったのである。

それ故、例えば、その内部に、互いに連通し且つ一面に
おいて開口する微細な空孔を多数設けて、それら空孔を
通じて空気が噴出せしめられるようにした、工作機械に
おけるエアーフロートベース等を得るに際しても、互い
に連通ずる多数の空孔を、鋳造後の機械加工により穿設
する必要があるために、製作工程数が多く、製造が困難
であるといった問題を有していたのである。

（発明の構成） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を前景として
為されたものであって、その目的とするところは、多数
の微細な空孔を備え、それら空孔を通じて流体を透過し
得る特性を有する多孔性鋳造品を、鋳造によって直接的
に且つ有利に製造することのできる方法を提供すること
にある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明の要旨と
することろは、（ａ）目的とする多孔性鋳造品に形成さ
れるべき空孔に対応するように設けられた空孔形成用孔
を有する、焼失性材料からなる空孔形成部材を調製する
工程と、（ｂ）少なくとも、該空孔形成部材の空孔形成
用孔内に、非焼失性材料からなる塗型材を充填し若しく
はその内面に所定厚さでコーティングする工程と、（Ｃ
）かかる塗型材が充填若しくはコーティングされた空孔
形成部材を、所定のモールドに形成される鋳造キャビテ
ィ内の所定位置に配置せしめた状態下において、該鋳造
キャビティ内に所定の金属溶湯を導くことにより、前記
空孔形成部材を焼失せしめて、鋳造し、前記塗型材が埋
設されてなる鋳造品を得る工程と、（ｄ）かかる鋳造品
に埋設された塗型材を除去せしめることにより、該鋳造
品の内部において、前記空孔形成部材に設けられた空、
孔形成用孔に対する塗型材の充填乃至はコーティング状
態に応じた形態の空孔を形成せしめる工程とを、含むこ
とを特徴とする多孔性鋳造品の製造方法にある。

（構成の具体的説明・実施例） 以下、図面に示された実施例を参照しつつ、本発明を更
に具体的に説明することとする。

先ず、第１図は、本発明手法に従う製造の一例を示すも
のであって、ｌＯは、上型１２と下型１４とから構成さ
れる鋳型（モールド）であり、例えば、生型砂または樹
脂を硬化媒体として用いた自硬性鋳型砂、或いはパーマ
ネント鋳型（金型）などによって製作されたものが用い
られる。また、かかる鋳型１０内には、湯口１６、湯道
１８、押し湯２０および所定形状の鋳造キャビティ２２
が形成されている。そして、この鋳造キャビティ２２内
の所定位置に、所定形状（ここではブロック形状）の空
孔形成材２４が、ケレン２５等の適当な止め具によって
位置固定にセットされているのである。

ここにおいて、この鋳造キャビティ２２内に配置、固定
される空孔形成材２４にあっては、例えば発泡ポリスチ
レンの如き発泡樹脂などの、比較的低温度で焼失し且つ
残滓の少ない焼失性材料にて形成されたものが用いられ
、またその内部には、第２図に示されているように、多
数の細孔２６が、目的とする多孔性鋳造品に形成される
べき空孔に対応する形態をもって設けられている。

なお、かかる細孔２６の孔径や配置形態は、目的とする
鋳造品に形成されるべき空孔に応じて適宜に選定される
ものであり、またそのような細孔２６は、空孔形成材２
４の成形と同時に形成することも可能であるが、特にか
かる空孔形成材２４が、前述の如く、焼失性材料を用い
て成形されたものであることから、その成形後、発熱さ
せたニクロム線等を該空孔形成材２４中に差し込むこと
によって、容易に形成することができるのである。

さらに、このような空孔形成材２４に対して、第３図に
示されているように、その内部に形成された細孔２６内
に、非焼失性材料からなる塗型材２８が充填されると共
に、必要に応じて該空孔形成材２４の所定の表面部位、
例えば図示の如く、それら細孔２６が開口する両側面２
９．２９に対しても、かかる塗型材２８が、該細孔２６
内と連続的に所定厚さで塗布されることとなる。

なお、かかる塗型材２８としては、鋳造キャビティ２２
内に注湯される金属溶湯に接触した場合にも、焼失、ガ
ス化せず、その充填乃至は塗布形態を保持し得るもので
あって、且つ後述するように、鋳造後における除去が容
易に為され得るものが望ましく、例えば、一般に用いら
れている、黒鉛、コークス、ジルコン、ケイ砂等の微粉
末を基材として、適当な粘結剤を混和した水溶性の塗型
材などが、鋳造金属の種類等に応じて適宜に選択使用さ
れるものである。また、該塗型材２８の空孔形成材２４
に対する充填・塗布方法としては、ハケ塗り、スプレー
或いは浸せき（どぶつけ）等の公知の手法が、空孔形成
材２４の形状等に応じて採用されることとなる。

そして、このような塗型材２８が充填乃至は塗布された
空孔形成材２４が、前述の如く、鋳造キャビティ２２内
に配置せしめられた状態下において、その鋳造品に求め
られる物理特性に応じて管理された化学成分を有する金
属溶湯が、注湯せしめられるのである。尤も、本発明は
、鋳鉄、鋳鋼、銅合金やアルミニウム合金等の種々なる
材質の鋳造品の製造に適用され得るものであり、この金
属溶湯としては、そのような製品原料に応じて選定され
るものであることは言うまでもない。

このように、注湯される金属溶湯は、一般に、第１図に
示されているように、湯口１６、湯道１８を通じて鋳造
キャビティ２２内に導かれるのであり、そしてかかる注
湯に際して、鋳造キャビティ２２内に配置された空孔形
成材２４は、燃焼してガス化せしめられ、それによって
かかる金属溶湯が、該空孔形成材２４の配設空間にも充
填されることとなるのである。なお、かかる金属溶湯に
よる空孔形成材２４の配設空間内への充填を、均等に且
つ効果的に行なうために、周知のフル・モールド手法に
従って、必要に応じて、上型１２に対してガス抜き孔が
設けられ、またそのようなガス抜き孔を通じての生成ガ
スの吸引除去が行なわれる。

そして、かくの如き鋳造手法に従い、第４図に示されて
いるように、かかる金属溶湯が凝固することによって得
られる鋳造品３２にあっては、前記塗型材２８が、空孔
形成材２４の細孔２６内に充填され、更にその両側面に
所定厚さで塗布された形態をもって、鋳造金属３０内に
埋設されてなる構造をもって形成されているのである。

次いで、このような鋳造品３２は、凝固の完了した後、
通常の鋳造作業と同様な手法によって、解枠及び冷却せ
しめられるのであり、そしてそれによって取り出された
鋳造品３２に対して、ハイドロブラストやショツトブラ
スト等を用いた機械的処理や、或いは適当な薬品を用い
た化学的処理が施されることにより、その内部に埋設さ
れた塗型材２８が除去乃至は溶出せしめられることとな
るのである。即ち、かかる塗型材２８の除去操作によっ
て、鋳造品３２の内部において、空洞が形成せしめられ
るのであり、それによって、第５図及び第６図に示され
ている如き、該塗型材２゛８の埋設状態に応じた形態を
有する多数の空孔３４及びチャンバ３６を備えた、目的
とする多孔性鋳造製品３８が得られるのである。

なお、このようにして得られた多孔性鋳造製品３８にあ
っては、通常の手法に従い、更に必要に応じて、スナッ
キングや清浄およびグラインダー仕上げ等が施されるこ
ととなる。

従って、か（して得られた多孔性鋳造製品３８にあって
は、前記空孔形成材２４に設けられた細孔２６に対応す
る形態をもって形成された、該鋳造品３８の一面におい
て開口する多数の空孔３４と、それら多数の空孔３４の
基端部を相互に連通せしめる、空孔形成材２４の一方の
側面２９に塗布された塗型材２８に対応する形態をもっ
て形成されたチャンバ３６とを有しているのである。

そして、このような多孔性鋳造製品３８は、その空孔３
４及びチャンバ３６を通じて流体を透過し得るものであ
ることから、例えば、第５図に示されているように、そ
の側壁部においてチャンバ３６に連通ずる供給孔４０を
設け、該供給孔４０を通じて供給される圧縮空気を多数
の空孔３４から噴出せしめるようにすることによって、
工作機械のエアーフロートベースとして好適に用いるこ
とができるのである。即ち、このようなエアーフロート
ベースにあっては、従来、板形状の鋳造品を形成した後
、後加工の機械加工によって下面に開口する多数の細孔
を、相互に連通した形態をもって穿設することにより形
成されていたのであるが、本発明手法にて得られる多孔
性鋳造製品３８を用いることによって、その生産性およ
び製造コストが極めて効果的に改善され得ることとなる
のである。

しかも、本発明手法に従えば、多孔性鋳造製品３８に対
して設けられる空孔３４の孔径や、更にはその配置（分
布）形態をも容易に設計することができるのであり、そ
れ故得られる多孔性鋳造製品３８において、その空孔３
４を通じての流体の噴出量や吸入量の理論計算が有利に
為され得ることとなるのである。

ところで、上述の説明から明らかなように、本発明にあ
っては、空孔形成材２４に設けられる細孔２６は目的と
する多孔性鋳造製品３８に形成されるべき空孔３４に応
じて、種々なる形態をもって形成されるものであり、円
形孔のみならず矩形状孔等の他の形態をもって形成する
ことが可能である。

例えば、第７図に示されているように、かかる細孔２６
を、比較的大きな内径をもって形成せしめて、塗型材２
８を、その内周面に所定厚さでコーティングすることに
よって、得られる多孔性鋳造製品３８に対して、かかる
塗型材２８のコーティング状態に応じた断面リング状の
空孔４２を形成せしめるようにすることも可能である。

以上、本発明に従う製造手法について、実施例を示して
、詳細に説明してきたが、本発明は、かかる具体例や前
記具体的な構成の説明にのみ、限定して解釈されるもの
ではない。

例えば、前記実施例においては、鋳造製品３８内の一部
分において空孔３４（４２）が形成されていたが、鋳造
キャビティ２２における空孔形成方向の全幅に亘って空
孔形成材２４を配置せしめることによって、鋳造製品に
対して貫通する複数の空孔を形成することが可能であり
、更には前記実施例に示されている供給孔４０の如き、
流体供給乃至は排出用孔をも、本発明手法に従い、鋳造
と同時に形成せしめることができるのである。

また、前記実施例における空孔形成材２４にあっては、
その両側面２９．２９にも塗型材２８が所定厚さで塗布
されており、それによって複数の空孔３４（４２）を相
互に連通せしめるチャンバ３６が形成されていたが、例
えば上述の如き、かかる複数の空孔を、鋳造製品内を貫
通する形態において形成せしめる場合等においては、該
塗型材２８を側面２９上に塗布する必要がないことは言
うまでもない。

さらに、本発明にあっては、金属溶湯が充填される部分
に配置される空孔形成材２４として、発泡ポリスチレン
等の発泡樹脂の如き比較的低温度で焼失し、残滓の少な
い焼失性材料を用いるものであることから、その鋳造方
法として、所謂フル・モールド法を採用することが可能
であり、それによって複雑な形状を有する鋳造品に対し
ても、極めて容易に空孔を設定することが可能であると
いった利点をも有しているのである。

そしてまた、本発明にあっては、特に製造される鋳造品
の用途に関しては限定して解釈されるものではなく、前
述の如きエアーフロートベースの他、エアー吸着ベース
や摺動軸受け、或いは熱交換部材やフィルタ、触媒など
、その内部に設けられた空孔が流体を透過し得ることに
基づいて、極めて広範に亘って採用され得るものであり
、またその形状や空孔の形態等も、そのような用途に応
じて適宜変更されるものであることが理解されるべきで
ある。

その他、−々列挙はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様にお
いて実施され得るものであり、またそのような実施態様
が本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも本発明の範囲
内に含まれるものであることは、言うまでもないところ
である。

（発明の効果） 従って、かくの如き本発明手法に従えば、内部において
空孔を備え、該空孔を通じて流体を透過し得る特性を有
する多孔性鋳造品を、鋳造後において機械加工等の後加
工を要することなく、容易に且つ安価に製造することが
できるのであり、またそのような後加工では極めて困難
であった微細な空孔や或いは鋳造品内部で相互に連通さ
れた空孔をも容易に形成することができることから、機
械の構成部品など極めて広範に亘る鋳造品の設計業務に
新しい展開をもたらすものである。

しかも、本発明にあっては、完成鋳造製品における空孔
が、空孔形成部材に設けられた空孔形成用孔に対する塗
型材の充填乃至はコーティング状態に応じた形態をもっ
て形成されるところから、かかる完成鋳造製品に対して
設定される空孔の孔径や、更にはその配置（分布）形態
をも容易に設計することができるのであり、それ故得ら
れる多孔性鋳造製品において、その空孔を通じての流体
の噴出量や吸入量の理論計算が有利に為され得るといっ
た効果をも有しているのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う多孔性鋳造品の製造法の一工程を
示す断面説明図であり、第２図はかかる製造に際して用
いられる空孔形成材を示す部分拡大断面図であり、第３
図はかかる空孔形成材に対して塗型材を塗布した状態を
示す断面図であり、第４図はかかる製造法にて得られる
鋳造品を示す断面図であり、第５図及び第６図は、それ
ぞれ、かかる鋳造品に対して仕上げ加工を施して得られ
る鋳造製品を示す断面図及び斜視図である。また、第７
図は本発明に用いられる空孔形成材の他の具体例をオオ
、第３図、対応ｔａＩｔｌ、ｍ図ｒあａ、第□８図はか
かる空孔形成材を用いて製造される鋳造製品を示す部分
拡大断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）目的とする多孔性鋳造品に形成されるべき空孔に
   対応するように設けられた空孔形成用孔を有する、焼失
   性材料からなる空孔形成部材を調製する工程と、 少なくとも、該空孔形成部材の空孔形成用孔内に、非焼
   失性材料からなる塗型材を充填し若しくはその内面に所
   定厚さでコーティングする工程と、 かかる塗型材が充填若しくはコーティングされた空孔形
   成部材を、所定のモールドに形成される鋳造キャビティ
   内の所定位置に配置せしめた状態下において、該鋳造キ
   ャビティ内に所定の金属溶湯を導くことにより、前記空
   孔形成部材を焼失せしめて、鋳造し、前記塗型材が埋設
   されてなる鋳造品を得る工程と、 かかる鋳造品に埋設された塗型材を除去せしめることに
   より、該鋳造品の内部において、前記空孔形成部材に設
   けられた空孔形成用孔に対する塗型材の充填乃至はコー
   ティング状態に応じた形態の空孔を形成せしめる工程と
   を、 含むことを特徴とする多孔性鋳造品の製造方法。
2. （２）前記空孔形成部材が発泡樹脂からなるものである
   特許請求の範囲第１項記載の多孔性鋳造品の製造方法。